气凝胶在节能建筑领域的应用研究杨正午吴朝艳曾宇婷

气凝胶在节能建筑领域的应用研究杨正午吴朝艳曾宇婷
发布时间：2023-05-29T02:46:56.561Z 来源：《中国科技信息》2023年6期作者：杨正午吴朝艳曾宇婷
[导读] 气凝胶是一种新型的保温材料，具有低导热系数、优良的保温性能和超强的吸声性能。

在节能建筑领域，气凝胶广泛应用于建筑保温、隔音、防火、防潮、能源储存、采光隔热和空调节能等方面。

本文对气凝胶在节能建筑中的应用进行了简要介绍，并分别分析了其在建筑保温、建筑隔音、防火、防潮、能源储存、采光隔热和空调节能方面的具体应用。

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摘要：气凝胶是一种新型的保温材料，具有低导热系数、优良的保温性能和超强的吸声性能。

在节能建筑领域，气凝胶广泛应用于建筑保温、隔音、防火、防潮、能源储存、采光隔热和空调节能等方面。

本文对气凝胶在节能建筑中的应用进行了简要介绍，并分别分析了其在建筑保温、建筑隔音、防火、防潮、能源储存、采光隔热和空调节能方面的具体应用。

关键词：气凝胶；节能建筑；应用
一、引言
随着全球能源危机的加剧，节能成为全球关注的焦点，建筑节能作为一项重要的节能领域也受到越来越多的关注。

而气凝胶由于其超低导热系数、优异的隔热性能、轻质化、环保等特点，在节能建筑领域有着广阔的应用前景。

因此，对气凝胶在节能建筑领域的应用进行深入研究，对于推广和应用气凝胶保温材料，进一步促进建筑节能事业具有重要意义。

二、气凝胶保温材料的种类及特点
气凝胶保温材料是一种由超细微结构形成的多孔材料，具有独特的孔隙结构和低导热系数的特点。

它通常由固体颗粒和气体相结合而成，其中气体通常是气凝胶材料的主要组成部分。

气凝胶保温材料具有轻质、隔热性能好、吸声性能好、耐高温、抗震性好等特点，因此被广泛应用于建筑保温、航空航天、能源领域等。

（一）气凝胶保温材料的种类
气凝胶是一种新型的超轻质多孔材料，具有很低的热传导系数、优异的保温性能、良好的吸湿性和化学稳定性等特点。

根据制备方式和材料成分的不同，气凝胶保温材料主要分为以下几类：
有机气凝胶保温材料：有机气凝胶保温材料的主要成分是有机聚合物，如聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氨酯等。

这种保温材料具有良好的柔韧性和良好的吸声、隔声性能。

无机气凝胶保温材料：无机气凝胶保温材料的主要成分是二氧化硅、氧化铝、氧化钛等无机物质。

这种保温材料具有极低的热传导系数、优异的保温性能、良好的抗压和抗弯强度。

（二）气凝胶保温材料的特点
气凝胶保温材料的主要特点包括：
超低热传导系数：气凝胶保温材料的热传导系数非常低，可达到0.013-0.020W/（m•K），比传统的保温材料如聚苯板、挤塑板等低得多。

轻质高强：热固性气凝胶保温材料具有轻质、高强的特点，密度一般在100-200kg/m3之间，轻质化设计降低了建筑物结构的自重和负荷。

良好的吸湿性能：气凝胶保温材料具有良好的吸湿性能，能够在一定程度上调节室内湿度，提高室内舒适度。

良好的耐化学性：气凝胶保温材料具有良好的耐化学性，不易受到酸碱等化学物质的侵蚀。

三、气凝胶在节能建筑中的应用
（一）建筑保温
气凝胶是一种低导热系数的保温材料，因此在建筑保温方面应用广泛。

其导热系数通常在0.015-0.025W/（m•K）之间，比传统保温材料如聚苯乙烯、聚氨酯等低得多。

使用气凝胶材料作为保温层可以有效减少能量传递，从而减少能量消耗。

同时，气凝胶材料也可以在有
限的厚度范围内提供更好的保温效果，这对于节省建筑空间非常有利。

在建筑保温应用方面，气凝胶常常被用于外墙保温、屋顶保温、地板保温等领域。

以外墙保温为例，传统的外墙保温材料通常需要较厚的保温层才能达到理想的保温效果，而使用气凝胶材料则可以实现更薄的保温层。

这不仅能够节省建筑空间，而且还能降低施工难度和成本，使建筑整体更加美观。

（二）建筑隔音、防火、防潮
气凝胶材料具有良好的隔音性能，可用于隔音隔热材料的制备。

此外，由于气凝胶具有良好的不燃性能和防潮性能，也可用于建筑的防火和防潮保护。

气凝胶在节能建筑中的应用之一是提供建筑隔音、防火和防潮功能。

由于气凝胶的孔隙率高、孔径小，可以阻挡空气、水分、热传导等物质的传递，从而实现隔音、防火和防潮的功能。

气凝胶的这些性质使其成为一种理想的隔音、防火和防潮材料，可以用于建筑隔墙、吊顶、地板等部位，提高建筑的隔音、防火和防潮性能。

同时，气凝胶还可以与其他材料复合使用，提高整体隔音、防火和防潮的效果。

（三）采光隔热
气凝胶材料具有良好的透明性和隔热性能，可用于制备采光隔热材料。

这种材料可以实现室内采光的同时，有效地防止热量流失，提高建筑的节能性能。

气凝胶在节能建筑中的应用之一是采光隔热。

气凝胶具有很高的透光率和低热导率，可以在保持建筑采光的同时，阻隔热量的传递。

在夏季，气凝胶材料可以有效地隔离室外的高温，使室内温度下降；在冬季，它可以保持室内温暖，减少热量散失。

此外，气凝胶材料还可以减少室内的紫外线辐射，防止室内家具和装饰材料的褪色。

（四）空调节能
在建筑空调方面，气凝胶材料可用于制备空调隔热材料，从而有效地降低空调的能耗，提高空调的节能性能。

空调系统是建筑中耗能最大的设备之一，因此在空调系统上进行节能是非常必要的。

气凝胶可以应用于建筑的外墙和屋顶中，将建筑与外界隔绝开来，形成一个相对封闭的空间，从而减少了室内和室外空气的热量交换，有效地降低了室内的温度。

在炎热的夏季，使用气凝胶保温材料的建筑物可以减少空调系统的使用时间，降低能源的消耗，达到节能减排的目的。

此外，气凝胶的超低导热系数也可以降低空调系统的负荷，提高空调系统的效率，从而进一步降低能源的消耗。

四、气凝胶在节能建筑中的优化改进
气凝胶在节能建筑中的应用已经被广泛关注，为了进一步提高其性能和可持续性，可以从以下几个方面进行优化改进：材料性能的优化改进：通过改进气凝胶制备工艺和材料配方，提高气凝胶保温材料的热传导系数、机械强度、耐热性、抗老化性等性能指标，以满足不同使用环境下的要求。

结构设计的优化改进：通过优化建筑结构设计，减少热桥效应，降低建筑传热损失，提高建筑的保温效果，并提高建筑的安全性和可靠性。

加强与其他建筑材料的配合：考虑气凝胶保温材料与其他建筑材料的配合，提高气凝胶保温材料与其他建筑材料的结合度和稳定性，增强建筑的耐腐蚀性和抗压性能。

加强质量管理：建立完善的质量管理体系，严格按照标准进行制造和检测，确保气凝胶保温材料在节能建筑中的应用质量稳定可靠。

提高可持续性：考虑气凝胶保温材料在节能建筑中的环境影响，采用可持续的生产和使用方式，减少对环境的影响，提高材料和建筑的可持续性和循环利用率。

制定合理的标准和规范：制定合理的气凝胶保温材料应用标准和规范，以保证气凝胶保温材料在节能建筑中的应用符合相关的安全、环保和质量要求。

结论
气凝胶具有优良的保温、隔音、防火、防潮、能源储存、采光隔热和空调节能等特性，适用于各种建筑类型和气候条件。

因此，气凝胶在节能建筑中的应用前景广阔，有望成为未来建筑领域的重要技术和发展方向。

同时，在实际应用中，需要深入研究和开发气凝胶的生产技术、性能优化和成本降低等方面的问题，以促进气凝胶在节能建筑中的更广泛应用。

参考文献：
[1]谢诚，张立.新型的气凝胶建筑节能材料制备及性能[J].粘接，2023，50（01）：66-69.
[2]丁勇花，庞玉玲.SiO_2气凝胶隔热材料的制备及其导热性能研究[J].功能材料，2022，53（09）：9122-9126.
[3]赵建伟，尚阳，崔杰.气凝胶应用于墙体保温材料的研究进展[J].新材料产业，2021（02）：57-60.
[4]王燕，王思怡，冯需.硅基气凝胶保温隔热材料与建筑节能技术的融合分析[J].粘接，2020，44（11）：39-42.。